一种掺铈铝酸镥钇亚微米成像荧光屏及其制备方法，该荧光屏的结构是在晶面方向为（０１０）、（１００）或（００１）的Ｌｕ↓［１－ｚ］Ｙ↓［ｚ］ＡｌＯ↓［３］衬底上生长一层闪烁薄膜Ｌｕ↓［１－ｘ－ｙ］Ｃｅ↓［ｙ］Ｙ↓［ｘ］ＡｌＯ↓［３］而构成，其中０≤ｘ≤０．９９９９，０．０００１≤ｙ≤０．０５，０≤ｚ≤１），该荧光屏的制备方法是将晶面方向为（０１０）、（１００）或（００１）的Ｌｕ↓［１－ｚ］Ｙ↓［ｚ］ＡｌＯ↓［３］（０≤ｚ≤１）单晶衬底作大面积籽晶，在电阻加热液相外延炉中，在Ｌｕ↓［ｚ］Ｙ↓［１－ｚ］ＡｌＯ↓［３］单晶的结晶温度下，与含有Ｌｕ↓［１－ｘ－ｙ］Ｃｅ↓［ｙ］Ｙ↓［ｘ］ＡｌＯ↓［３］多晶料的助熔剂饱和溶液接触界面上生长一层微米及亚微米量级的Ｌｕ↓［１－ｘ－ｙ］Ｃｅ↓［ｙ］Ｙ↓［ｘ］ＡｌＯ↓［３］单晶薄膜。该荧光屏具有高效率和高分辨率的特点。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种X射线亚微米成像荧光屏，特别是一种，该荧光屏可以广泛应用于医学、科学研究、工业在线检测、安全检查等射线探测领域中。
技术介绍
X射线照相术是一种采用闪烁荧光增强屏(闪烁晶体或者荧光粉)和感光胶片进行X射线探测的方法，是一种传统的X射线成像技术，它在医疗诊断、金属缺陷检查等方面具有广泛的应用。但是，这种传统的X射线照相术具有效率低、费时费力、不能进行实时(real-time)观察等缺点，现在已经逐渐被淘汰。采用电荷耦合器件(CCD)或者非晶硅阵列(a-Si:H)等探测器代替X射线照相术中的感光胶片，并结合计算机控制显示，是今后X成像技术发展的重要趋势之一。与传统的X射线照相术相比，这种新型的X射线成像技术具有探测效率高、数字化程度高、可以实现在线实时检测等优点，在疾病诊断、工业无损检测、天文观察、安全检查等
中有着非常广泛的应用价值。而且，随着高亮度高谐振特性的第三代同步辐射光源的发展，这种新型的X射线成像技术还将会在相衬成像、全息成像以及微层析成像等显微X射线成像领域中发挥重要的作用，而显微X射线成像将要求系统具有微米或者亚微米的分辨率、更广的动态范围、以及更快的时间分辨率等特点。闪烁荧光屏是决定X射线成像系统的空间和时间分辨率的关键因素之一。目前，成像系统中的荧光屏多数都采用微细荧光粉(粒度为1微米)制成的2-3微米厚度的荧光屏，这种荧光屏的分辨率一般也在2-3微米的量级。另外，由于荧光粉的粒度大、密度仅为相应晶态薄膜密度的一半，所以荧光粉荧光屏存在X射线吸收及光转换效率低、荧光响应时间长等缺点。为了提高显微X射线成像的分辨率，现在又发展了厚度仅为微米或者亚微米级的单晶闪烁薄膜(SCF)作为X射线成像系统的荧光屏，这种SCF荧光屏将大大提高了X射线成像的分辨率，理论上，SCF闪烁荧光屏的分辨率可达到可见光的衍射极限(约为0.3微米)。(参见IEEE Trans.Nucl.Sci.1998年，第45卷第5期，第492页；参见J.Opt.Sco.Am.A，1998年，第15卷第7期，第1940页)。在先技术中主要有CsI(Tl)、Ce:YAG/YAG和Ce:LuAG/YAG等SCF荧光屏，但是这些荧光屏具有下列缺点(1)CsI(Tl)和Ce:YAG晶体的有效原子序数以及密度都很小(Zeff分别为54.1和32，密度分别为4.52g/cm3和4.55g/cm3)，因此，它们的X射线吸收能力以及射线-光转换效率较低。为了提高其分辨率必须增加薄膜的厚度，根据成像线扩展函数(LSF)知道，厚度的增加将减小荧光屏的分辨率(分辨率近似等于它们的厚度)；(2)Ce:LuAG虽然有很大的有效原子序数和高的密度(Zeff＝58.9，密度＝6.67g/cm3)，但其光输出较小(3000Ph/Mev)，并且，LuAG和作为衬底的YAG之间晶格失配程度较大，这不利于在衬底上生长高质量的单晶薄膜，这将会严重影响荧光屏的光学性能；(3)另外，CsI(Tl)薄膜容易潮解，其光衰减时间较长(600ns)，不适于快速实时显微X射线成像；(4)另外，在先技术中的SCF薄膜的分辨率都相对较小，约为0.7-0.8微米。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是克服在先技术中SCF荧光屏低密度、低光输出、长衰减时间、低分辨率等的缺点，提供一种。该荧光屏应具有高效率和高分辨率的特点。本专利技术的技术解决方案如下一种掺铈铝酸镥钇亚微米成像荧光屏，该荧光屏的结构是在晶面方向为(010)、(100)或(001)的Lu1-zYzAlO3(0≤z≤1)衬底上生长一层闪烁薄膜Lu1-x-yCeyYxAlO3而构成，即Lu1-x-yCeyYxAlO3/Lu1-zYzAlO3(0≤x≤0.9999，0.0001≤y≤0.05，0≤z≤1)。所述Lu1-zYzAlO3(0≤z≤1)衬底的厚度为5-30微米，所述闪烁薄膜Lu1-x-yCeyYzAlO3的厚度为0.3-10微米。所述的掺铈铝酸镥钇亚微米成像荧光屏的制备方法，其特征在于该荧光屏是将晶面方向为(010)、(100)或(001)的Lu1-zYzAlO3(0≤z≤1)单晶衬底作大面积籽晶，在电阻加热液相外延炉中，在LuzY1-zAlO3单晶的结晶温度下，与含有Lu1-x-yCeyYxAlO3多晶料的助熔剂饱和溶液接触界面上生长一层微米及亚微米量级的Lu1-x-yCeyYxAlO3单晶薄膜。所述的含有Lu1-x-yCeyYxAlO3(0≤x≤0.9999，0.0001≤y≤0.05)多晶料助熔剂饱和溶液的原料配比如下①助熔剂溶液的组分配比为8-15mol的PbO和1mol B2O3，或10-12molBi2O3和1-3mol的B2O3；②Lu1-x-yCeyYxAlO3(0≤x≤0.9999，0.0001≤y≤0.05)多晶与助熔剂的重量百分比为Lu1-x-yCeyYxAlO3/助熔剂溶液＝10wt％-50wt％所述的电阻加热液相外延炉的结构主要包括炉体，炉体下部是主炉体，炉体上部是退火炉体，在炉体内，中央置有坩埚，坩埚与炉体同轴，主炉体中相对坩埚周围设有侧面发热体，侧面发热体的外围为绝热层，坩埚底下有绝热层和能够调节坩埚高低的底托，退火炉内有上侧发热体，主炉体还设有中测温热电偶，退火炉设有上测温热电偶，从炉体的上顶盖中央向下延伸一旋转提拉杆，该旋转提拉杆的下端为衬底夹具，旋转提拉杆与炉体同轴。所述的掺铈铝酸镥钇亚微米成像荧光屏的制备方法包括下列步骤 <1>根据选定的Lu1-x-yCeyYxAlO3多晶与助熔剂的配比称量原料，充分混合均匀后装入电阻加热液相外延炉的坩埚中并装入炉体中；<2>将晶面方向为(100)或(010)或(001)的Lu1-zYzAlO3(0≤z≤1)的衬底晶片置入衬底夹具内，调整旋转提拉杆，使之处于坩埚的同轴位置上；<3>以100℃/Hr的升温速度升温至1050-1200℃，熔融多晶原料Lu1-x-yCeyYxAlO3与助熔剂PbO-B2O3或Bi2O3-B2O3；使其成为饱和溶液(10)，待全部溶解后，在1100-1250℃恒温5小时；<4>逐渐下降旋转提拉杆使衬底晶片下降到离饱和助熔剂液面3-5mm处，再在Lu1-x-yCeyYxAlO3结晶温度范围900-1150℃条件下恒温2-4小时；<5>下降旋转提拉杆使衬底晶片正好接触饱和溶液内，旋转提拉杆以100-400r/min速度旋转，根据所需生长Lu1-x-yCeyYxAlO3(0≤x≤0.9999，0.0001≤y≤0.05)薄膜厚度调节相应的生长时间，一般为3-20分钟，生长时间结束后，立即提起旋转提拉杆，使衬底脱离液面；<6>退火，将继续提起旋转提拉杆，使衬底晶片及其沉析在其上的Lu1-x-yCeyYxAlO3(0≤x≤0.9999，0.0001≤y≤0.05)薄膜进入退火炉内的上侧发热体区间，调整上发热体的功率使其温度在900℃恒温30-60分钟后，然后以50℃/hr速度降温至室温，完成Lu1-x-yCeyYxAlO3/Lu1-zYz本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种掺铈铝酸镥钇亚微米成像荧光屏，其特征在于该荧光屏的结构是在晶面方向为（０１０）、（１００）或（００１）的Ｌｕ↓［１－ｚ］Ｙ↓［ｚ］ＡｌＯ↓［３］（０≤ｚ≤１）衬底及生长在其上的闪烁薄膜（Ｌｕ↓［１－ｘ－ｙ］Ｃｅ↓［ｙ］Ｙ↓［ｘ］ＡｌＯ↓［３］，即Ｌｕ↓［１－ｘ－ｙ］Ｃｅ↓［ｙ］Ｙ↓［ｘ］ＡｌＯ↓［３］／Ｌｕ↓［１－ｚ］Ｙ↓［ｚ］ＡｌＯ↓［３］（０≤ｘ≤０．９９９９，０．０００１≤ｙ≤０．０５，０≤ｚ≤１）。
【技术特征摘要】
1.一种掺铈铝酸镥钇亚微米成像荧光屏，其特征在于该荧光屏的结构是在晶面方向为(010)、(100)或(001)的Lu1-zYzAlO3(0≤z≤1)衬底及生长在其上的闪烁薄膜(Lu1-x-yCeyYxAlO3，即Lu1-x-yCeyYxAlO3/Lu1-zYzAlO3(0≤x≤0.9999，0.0001≤y≤0.05，0≤z≤1)。2.根据权利要求1所述的掺铈铝酸镥钇亚微米成像荧光屏，其特征在于所述Lu1-zYzAlO3(0≤z≤1)衬底的厚度为5-30微米，所述闪烁薄膜的厚度为0.3-10微米。3.根据权利要求1所述的掺铈铝酸镥钇亚微米成像荧光屏的制备方法，其特征在于该荧光屏是将晶面方向为(010)、(100)或(001)的Lu1-zYzAlO3(0≤z≤1)单晶衬底作大面积籽晶，在电阻加热液相外延炉中，在LuzY1-zAlO3单晶的结晶温度下，与含有Lu1-x-yCeyYxAlO3多晶料的助熔剂饱和溶液接触界面上生长一层微米及亚微米量级的Lu1-x-yCeyYxAlO3单晶薄膜。4.根据权利要求3所述的掺铈铝酸镥钇亚微米成像荧光屏的制备方法，其特征在于所述的含有Lu1-x-yCeyYxAlO3(0≤x≤0.9999，0.0001≤y≤0.05)多晶料助熔剂饱和溶液的原料配比如下①助熔剂溶液的组分配比为8-15mol的PbO和1mol B2O3，或10-12mol Bi2O3和1-3mol的B2O3；②Lu1-x-yCeyYxAlO3(0≤x≤0.9999，0.0001≤y≤0.05)多晶与助熔剂的重量百分比为Lu1-x-yCeyYxAlO3/助熔剂溶液＝10wt％-50wt％5.根据权利要求3所述的掺铈铝酸镥钇亚微米成像荧光屏的制备方法，其特征在于所述的电阻加热液相外延炉的结构主要包括炉体(1)，炉体(1)下部是主炉体(101)，炉体(1)上部是退火炉体(102)，在炉体(101)内，中央置有坩埚(9)，坩埚(9)与炉体(1)同轴，主炉体(101)中相对坩埚(9)周围设有侧面发热体(2)，侧面发热体(2)的外围为绝热层(11)，坩埚(9)底下有绝热层(13)和能够调节坩埚(9)高低的底托(12)，退火炉(102)内有上侧发热体(5)，主炉体(101)还设有中测温热电偶(3)，退火炉(102)设有上测温热电偶(4)，从炉体(1)的上顶盖中央向下延伸一旋转提拉杆(6)，该旋转提拉杆(6)的下端为衬底夹具(7)，旋转提拉杆(6)...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵广军，徐军，庞辉勇，介明印，何晓明，周圣明，
申请(专利权)人：中国科学院上海光学精密机械研究所，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]
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